[发明专利]具有自驱式同步整流器的顺向式转换器

说明书

技术领域

本发明揭示一种具有自驱式同步整流器的顺向式转换器。

背景技术

顺向式转换器(forward converter)经常用于将一高直流电压源转换成多组 低直流电压源，其中主要输出(master output)以一闭回路脉波宽度调变 (closed-loop pulse width modulation)稳压(regulated)而从属输出(slave outputs)以一次级后调节器(secondary side post regulator，SSPR)稳压。

主输出电路如图1所示。次级电力回路由次级电力线圈T_s、顺向整流器 M_f、不受约束的(freewheeing)整流器M_w、储能电感L₁与滤波电容C₁所组成。 在此电路中，误差放大电路3取样输出电压V₁并与一参考电压比较以产生一被 放大的误差电压；控制电路2将被放大的误差电压转换成脉波宽度调变信号； 驱动电路1将脉波宽度调变信号转换成顺向整流器M_f与不受约束的整流器M_w的驱动信号。当顺向整流器M_f开启且不受约束的整流器M_w关闭时，储能电感 L₁的电压V_L1为正值，储能电感L₁经由顺向整流器M_f、次级电力线圈T_s与滤 波电容C₁储存电能。当顺向整流器M_f关闭且不受约束的整流器M_w开启时， 储能电感L₁的电压V_L1为负值，储能电感L₁通过不受约束的整流器M_w与滤波 电容C₁释出电能。此种电路结构(亦称为他驱式同步整流器)较为复杂且昂贵。

从属输出电路如图2所示。次级电力回路由次级电力线圈T_s2、次级后调 整器S₁、顺向二极管整流器D_f、不受约束的二极管整流器D_w、储能电感L₂与 滤波电容C₂所组成；其中，次级后调整器S₁用于遮蔽(blank)跨于次级电力 线圈T_s2电压波形的前缘(leading edge)使得储能电感L₂的输入电压波形(连 接D_f、D_w与L₂的节点对地)的平均值即为输出电压V₂。

次级后调整器S₁的遮蔽效应，如图3所示，可以主输出的储能电感L₁与 从属输出的储能电感L₂的电压波形说明。于开启期间0≤t≤T_on，储能电感L₁的电压波形V_L1未被遮蔽且均为正值(储能)。于遮蔽期间0≤t≤T_blank，因 次级后调整器S₁关闭，故无电流流经顺向二极管整流器D_f。储能电感L₂的连 续电流迫使不受约束的二极管整流器D_w导通使得其电压波形V_L2为负值(释 能)。于非遮蔽期间T_blank≤t≤T_on，因次级后调整器S1开启，顺向二极管整流器 D_f开始导通电流。储能电感L₂的连续电流从不受约束的二极管整流器D_w换流 (commutate)至顺向二极管整流器D_f使得其电压波形V_L2为正值(储能)。

次级后调整器S₁可为一磁放大器(magnetic amplifier，MA)或一受控制开 关(controlled switch)。以磁放大器实作次级后调整器S₁时，需连接一重置电 路(reset circuit)。若以受控制开关实作次级后调整器S₁，需连接一集成电路 驱动器(IC driver)。这里将重置电路与集成电路驱动器统称为开关控制器4。